Піроклапан

Піроклапан для гідравлічних систем двигунів ракет, що містить корпус з проточною частиною, яка має вхідну, вихідну порожнини та конусоподібне сідло, підпружинений запірний орган, зафіксований у відкритому положенні за допомогою чеки із стопорним буртиком, що зрізається по команді системи керування за допомогою піроприводу чеки, у який входять чека, корпус чеки, поршень, заглушка і піропатрон, який відрізняється тим, що піроклапан обладнаний запобіжником, який має вигляд тарелі із дублюючим зрізним елементом, розташованим на такій відстані від поршня, що C2 2 83218 1 3 гателей. Москва. "Машиностроение" 1970г."], що мають корпус, підпружинений запірний орган, який зафіксовано у відкритому положенні чекою, яка у свою чергу зафіксована у первісному положенні буртиком чеки і зчеплена з штоком запірного органу, та утримується у ньому до зрізання буртика чеки у потрібний момент за командою системи управління. При цьому закриття піроклапана відбувається під дією зусилля пружини та гідравлічного перепаду тиску робочого тіла на сідлі після виходу із запірного органу піроклапана хвостовика чеки, який відбувається після того, як зрізається буртик чеки зусиллям від дії тиску порохових газів на поршень, жорстко з'єднаний з чекою, при спрацюванні піропатрона. Цей піроклапан прийнято за прототип. Недоліком такого піроклапана також є ненадійна робота при використанні його у умовах дії великих вібронавантажень, коли може відбутися несанкціонований зріз зрізного елементу - буртика чеки - і вихід піроклапана із ладу. Задачею винаходу є підвищення рівня надійності роботи піроклапана і ракетного двигуна, де він використовується. Ця задача вирішується встановленням дублюючого утримуючого елемента - запобіжника, виконаного у вигляді тонкостінної тарелі із зрізним елементом, який продовжує утримувати чеку у зачепленні з запірним органом піроклапана, а піроклапан у первісному положенні при несанкціонованому зрізанні основного утримуючого елемента - буртика чеки, при цьому забезпечується ущільнення основної частини порожнини між поршнем та заглушкою, куди повинні переміщуватись рухомі деталі піроприводу і яка повинна бути незаповненою робочим тілом перед спрацюванням піропатрона. а також не заважає нормальному спрацюванню піроклапана тоді, коли такого несанкціонованого зрізу не було. Це забезпечується таким розташуванням запобіжника, що зрізання обох утримуючих елементів (буртика чеки та зрізного елемента запобіжника) відбувається без підведення додаткової енергії піропатрона і послідовно: спочатку зрізається зрізний буртик чеки, потім - зрізний елемент тарелі. Сукупність відомих суттєвих ознак прототипу, таких як - наявність корпусу з вхідною і вихідною порожнинами та сідлом, підпружиненого запірного органу, - фіксація запірного органу у первісному відкритому положенні за допомогою чеки, яка знаходиться у зачепленні зі штоком запірного органу, - фіксація чеки у первісному положенні тонкостінним буртиком чеки, який зрізається за командою системи управління за допомогою піроприводу, який має корпус чеки, поршень, заглушку і піропатрон, та нові суттєві ознаки запропонованого винаходу, такі як: - обладнання піроклапана запобіжником, який дублює утримання чеки у зачепленні з запірним органом, а піроклапана відкритим; - виконання запобіжника у вигляді тарелі з тонкостінним елементом, що зрізається за коман 83218 4 дою системи управління під дією зусилля, яке приблизно дорівнює зусиллю зрізання буртика чеки і не потребує збільшення потужності енергії для функціонування піроклапана; - розташування запобіжника на такій відстані від поршня, що величина її не менша за товщину зрізного буртика чеки і менша довжини лінії контакту чеки зі штоком запірного органу піроклапану при цьому зрізання утримуючого елемента його відбувається після зрізання буртика чеки дозволило отримати новий технічний результат: підвищення надійності піроклапана і системи, де він використовується, у умовах дії великих вібронавантажень, наприклад, при запуску ракетного двигуна. Конструкція нормально відкритого піроклапана, що пропонується, приведена на кресленнях, які додаються, де на Фіг.1 приведено загальний вигляд піроклапана, на Фіг.2 - виносний елемент А цього піроклапана -загальний вигляд піроприводу з чекою та запобіжником у збільшеному вигляді. Піроклапан складається із корпусу 1, який має проточну частину з вхідною Б та вихідною В порожнинами та конусоподібне сідло Г, підпружиненого пружиною 10 запірного органу 2, у штоку 2.1 якого є паз, де розміщується хвостовик 4.1 чеки 4, який фіксує розташування запірного органу у первісному (відкритому) положенні піроклапана. До піроприводу входять також: корпус чеки 5, заглушка 6, запобіжник 7, поршень 8. У корпусі чеки 5 на різьбі встановлюється піропатрон 9. Чека 4 має тонкостінний ущільнюючий стопорний зрізний буртик 4.3, затиснутий між торцями корпусу 1 та корпусу чеки 5 за допомогою гайки З, який з одного боку, герметизує вихідну порожнину В і ізолює її від навколишнього середовища як до зрізу його, так і після, з другого - утримує чеку, а з нею і піроклапан у первісному положенні, тобто забезпечує сполучення порожнин Б і В і зрізається по діаметру d1 при спрацюванні піроклапана. Товщина b1 буртика 4.3, матеріал чеки залежить від розмірів піроклапана та тиску робочого тіла і визначає потрібну величину заряду (енергії) порохових газів піропатрона і розміри поршня. На циліндричній поверхні чеки 4 є уступ 42, який після зрізу буртика 4.3 та переміщення чеки заклинює в уступі 5.1 корпусу чеки 5 і роз'єднує порожнини В і Д. Запобіжник 7 має вигляд тарелі з тонкостінним зрізним елементом 7.1, що зрізається по діаметру d2 під дією зусилля тиску порохових газів на поршень 8. Зусилля зрізання зрізного елемента 7.1 запобіжника при цьому приблизно таке ж, яке потрібне для зрізання буртика 4.3 чеки. Співвідношення параметрів d1, b1, d2, b2 (див. Фіг.1), та напруги руйнування матеріалів, з яких виготовляються чека sв1 , та запобіжника - sв2 , повинно відповідати рівнянню: d1 • b1 • sв1 = К • d2 • b2 • sв2 , де К - коефіцієнт конструктивного фактору, що дорівнює 0,8 - 1,0 і визначається експериментальне. Запобіжник 7 розташовано на такій відстані від поршня 8 (l2), що забезпечується послідовний зріз 5 83218 утримуючих елементів, спочатку буртика 4.3 чеки, а потім буртика 7.1 тарелі запобіжника 7. Ця відстань повинна бути не менша за товщину зрізного елемента - буртика 4.3 чеки (b1) і менша довжини лінії контакту чеки зі штоком запірного органу піроклапана (l1), тобто, відповідати нерівностям: l2 ³ b1, l2 < l1. Функціонує піроклапан наступним чином. У первісному положенні хвостовик 4.1 чеки 4 знаходиться у зачепленні зі штоком 2.1 запірного органу 2 і останній находиться на відстані від сідла. Піроклапан відкритий, не зважаючи на те, що зусилля пружини 10 і зусилля від перепаду тиску на запірному органі діють на закриття. Буртик 4.3 чеки герметизує порожнини Б і В, буртик 7.1 герметизує порожнину Д і відокремлює її від порожнини Е. Навіть у випадку зрізання буртика 4.3 чеки при дії вібронавантажень піроклапан залишається відкритим. При спрацюванні піропатрона 9 у порожнині Д з'являється високий тиск порохових газів, який діє на поршень 8 піроприводу. Поршень переміщується і буртик 4.3 чеки 4 зрізається, після чого торець поршня упирається у торець запобіжника 7. Чека висмикується частково із штока запірного органу 2, але повністю не виходить із зачеплення з ним і запірний орган залишається у початковому відкри Комп’ютерна верстка В. Клюкін 6 тому положенні. При подальшій дії порохових газів зрізається зрізний елемент 7.1 запобіжника 7, чека 4 переміщується до свого кінцевого положення і виходить із зачеплення з штоком 2.1 запірного органу. Під дією сили пружини 10 та гідравлічного перепаду тиску на запірному органі 2 останній сідає на сідло Г, піроклапан закривається. При просуванні чеки до свого кінцевого положення виступ 4.2 чеки 4 заклинює у виступі 5.1 корпусу чеки 5, сполучення порожнин В і Д виключається. Остаточно кінетична енергія рухомого пакету деталей гаситься і він зупиняється у заглушці 6. Запобіжник 7 не перешкоджає нормальному функціонуванню піроклапану у випадку, коли не відбувається зріз буртика Е чеки від вібронавантажень тому, що зріз буртика чеки і тонкостінної частини запобіжника відбувається не одночасно, а послідовно і забезпечує його нормальне функціонування у випадку, коли таке зрізання відбулося. Ефективність запропонованого рішення перевірена на піроклапанах двигунів, розроблених у ДКБ "Південне". Піроклапани, у яких реалізована конструкція, що заявляється, показали свою високу надійність при роботі їх у умовах дії великих короткочасних вібронавантажень при запуску двигуна. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601